富水红砂岩地层的隧道掌子面超前降水锚杆及施工方法技术

本发明专利技术涉及富水红砂岩地层的隧道掌子面超前降水锚杆及施工方法，所述锚杆包括带孔的钢排水管，钢排水管内同轴设置有玻璃纤维带孔管；当掌子面排完水后，利用长钢筋将钢排水管管头处橡胶薄膜戳破，将玻璃纤维带孔管塞入钢排水管内，将钢排水套管抽出并从玻璃纤维管内对掌子面地层注浆，待注浆完成后用聚氨脂泡沫对孔口进行封堵。本发明专利技术的结构和施工方法成功将隧道掌子面超前排水孔与锚杆注浆孔合二为一，减少了因打孔对土体造成的扰动并降低了成本，也同时解决了玻璃纤维锚杆在含水量高的地层，注浆效果差，富水软弱围岩隧道开挖困难的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
富水红砂岩地层的隧道掌子面超前降水锚杆及施工方法


[0001]本专利技术涉及隧道施工
，具体涉及一种富水红砂岩地层的隧道掌子面超前降水锚杆及施工方法。

技术介绍

[0002]在软弱围岩隧道施工中，围岩赋存环境差且承载力低，导致开挖后隧道掌子面失稳、洞室变形长时间难以稳定。隧道的拱顶塌方多归结于掌子面的坍塌失稳，因此进行掌子面-超前核心土的预加固显得尤为重要。在软弱围隧道施工过程中，采用玻璃纤维锚杆来对超前核心土进行超前注浆，能有效减少开挖后隧道的三种变形（掌子面的挤出变形、隧道的预收敛变形、隧道的收敛变形）。
[0003]但一些具有高含水量，高水压，遇水易泥化等特点的地层如富水红砂岩地层，采用玻璃纤维锚杆对掌子面-超前核心土进行直接注浆加固的效果通常不理想。该地层所需的注浆压力过高、浆液扩散效果差、浆液遇水稀释，导致进行超前注浆后的土体强度并不能满足开挖需求。因此研制一种能同时集掌子面超前降水与对超前核心土进行注浆加固的锚杆是十分有必要的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种富水红砂岩地层的隧道掌子面超前降水锚杆及施工方法，能在同一个孔位中，进行掌子面超前降水泄压，同时控制降水阶段内掌子面土体因固结产生的变形，且完成对掌子面超前注浆加固的玻璃纤维锚杆，克服现有技术的缺陷。
[0005]本专利技术所采用的技术方案为：富水红砂岩地层的隧道掌子面超前降水锚杆，其特征在于：所述锚杆包括带孔的钢排水管，钢排水管内同轴设置有玻璃纤维带孔管。
[0006]钢排水管管身设置有排水孔，内侧贴单向导液膜。
[0007]钢排水管外部设置有土工无纺布。
[0008]钢排水管头部设置有橡胶薄膜。
[0009]玻璃纤维带孔管管身设置有溢浆孔。
[0010]玻璃纤维带孔管的溢浆孔沿玻璃纤维带孔管轴向设置多处，每处环向均匀布置，每环均外套有橡胶带。
[0011]玻璃纤维带孔管头部设置有止水橡胶头。
[0012]止水橡胶头呈锥形，从钢排水管推入后推开橡胶薄膜进入岩体膨胀。
[0013]玻璃纤维带孔管外沿轴向设置有多处管夹，管夹内壁具有三处凸起，环向均匀分布。
[0014]富水红砂岩地层的隧道掌子面超前降水锚杆的施工方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤一：当隧道开挖到富水红砂岩地层时，对掌子面进行喷射混凝土作业，将掌子面迅
速封闭；步骤二：待喷射混凝土达到强度后，向掌子面斜向打设排水孔；步骤三：向排水孔内插入钢排水管，钢排水管外裹土工无纺布，钢排水管内侧贴单向导液膜；步骤四：当掌子面排完水后，利用长钢筋将钢排水管管头处橡胶薄膜戳破，将玻璃纤维带孔管塞入钢排水管内，将钢排水套管抽出并从玻璃纤维管内对掌子面地层注浆，待注浆完成后用聚氨脂泡沫对孔口进行封堵；把玻璃纤维带孔管塞入钢排水管时，先挤压止水橡胶头，当止水橡胶头穿过橡胶薄膜处到达钢排水管外时，膨胀并卡在围岩中。
[0015]本专利技术具有以下优点：本专利技术的结构和施工方法成功将隧道掌子面超前排水孔与锚杆注浆孔合二为一，减少了因打孔对土体造成的扰动并降低了成本，也同时解决了玻璃纤维锚杆在含水量高的地层，注浆效果差，富水软弱围岩隧道开挖困难的问题。
附图说明
[0016]图1为本专利技术结构示意图。
[0017]图2为本专利技术横截面示意图。
[0018]图3为钢排水管的结构示意图。
[0019]图4为玻璃纤维带孔管的结构示意图。
[0020]附图标记：1钢排水管、2玻璃纤维带孔管、3喷射混凝土4掌子面岩层；1-1土工无纺布、1-2带孔内侧贴单向导液膜的H11钢管、1-3排水孔、1-4橡胶薄膜；2-1玻璃纤维带孔管本体、2-2管夹、2-3橡胶带、2-4止水橡胶头、2-5溢浆孔。
具体实施方式
[0021]下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细的说明。
[0022]本专利技术涉及一种富水红砂岩地层的隧道掌子面超前降水锚杆，所述锚杆包括带孔的钢排水管1，钢排水管1内同轴设置有玻璃纤维带孔管2。
[0023]钢排水管1管身设置有排水孔1-3，内侧贴单向导液膜。钢排水管1外部设置有土工无纺布1-1。钢排水管1头部设置有橡胶薄膜1-4。
[0024]玻璃纤维带孔管2管身设置有溢浆孔2-5。玻璃纤维带孔管2的溢浆孔2-5沿玻璃纤维带孔管2轴向设置多处，每处环向均匀布置，每环均外套有橡胶带2-3。橡胶带2-3上未开孔，橡胶带2-3宽度大于溢浆孔2-5孔直径约2倍，利用自身弹性套在管外侧，主要目的是防止围岩中的岩土颗粒在注浆前进入锚杆内影响锚杆注浆强度。于此同时，当锚杆内部注浆浆液填充满锚杆内部时，外套橡胶带2-3将在注浆压力作用下膨胀变形，形成浆液能够溢流出来的缝隙，使得浆液进一步进入地层中达到加固地层的效果。
[0025]玻璃纤维带孔管2头部设置有止水橡胶头2-4。止水橡胶头2-4呈锥形，从钢排水管1推入后推开橡胶薄膜1-4进入岩体膨胀。
[0026]玻璃纤维带孔管2外沿轴向设置有多处管夹2-2，管夹2-2内壁具有三处凸起，环向
均匀分布。管夹2-2呈环形略大于玻璃纤维带孔管2，将其固定在钢排水管1中。管夹突出部分总共为三个，呈环形分布，相邻两个突出部分呈120
°
，所以成三角状态。
[0027]上述富水红砂岩地层的隧道掌子面超前降水锚杆的施工方法，包括以下步骤：步骤一：当隧道开挖到富水红砂岩地层时，对掌子面进行喷射混凝土作业，将掌子面迅速封闭；步骤二：待喷射混凝土达到强度后，向掌子面斜向打设排水孔；步骤三：向排水孔内插入钢排水管1，钢排水管1外裹土工无纺布1-1，钢排水管1内侧贴单向导液膜；步骤四：当掌子面排完水后，利用长钢筋将钢排水管1管头处橡胶薄膜1-4戳破，将玻璃纤维带孔管2塞入钢排水管1内，将钢排水套1管抽出并从玻璃纤维管2内对掌子面地层注浆，待注浆完成后用聚氨脂泡沫对孔口进行封堵；把玻璃纤维带孔管2塞入钢排水管1时，先挤压止水橡胶头2-4，当止水橡胶头2-4穿过橡胶薄膜1-4处到达钢排水管1外时，膨胀并卡在围岩中。
[0028]参见附图：钢排水管材为H11高强度钢，外径Φ100mm内径Φ90mm，长20m；管壁上全段开设直径为2cm间距为20cm的排水孔成梅花形布置；外裹土工无纺布，内侧贴单向导液膜；管头套有橡胶薄膜，能有效防止泥沙倒灌阻塞排水管。
[0029]玻璃纤维带孔管管材是高抗拉强度、低抗剪强度的掺钢纤维的玻璃纤维材料，外径Φ70mm内径Φ60mm，长20m；管壁上全段开设环形注浆孔，注浆孔外管壁套橡胶圈；玻璃纤维带孔管头部为Φ120mm的锥形止水橡胶头。管身每隔0.6m布设钢管夹，成三角状态。
[0030]掌子面开挖后立即喷射25cm厚的带钢纤维丝且具有高抗渗能力、密封性好的喷射混凝土，能有效控制超前降水引起的掌子面挤出变形与超前核心土预收敛变形，防止其坍塌。
[0031]进一步在喷射混凝土达到强度后，立即打设锚杆孔。管孔与隧道轴线成4~5<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.富水红砂岩地层的隧道掌子面超前降水锚杆，其特征在于：所述锚杆包括带孔的钢排水管（1），钢排水管（1）内同轴设置有玻璃纤维带孔管（2）。2.根据权利要求1所述的富水红砂岩地层的隧道掌子面超前降水锚杆，其特征在于：钢排水管（1）管身设置有排水孔（1-3），内侧贴单向导液膜。3.根据权利要求2所述的富水红砂岩地层的隧道掌子面超前降水锚杆，其特征在于：钢排水管（1）外部设置有土工无纺布（1-1）。4.根据权利要求3所述的富水红砂岩地层的隧道掌子面超前降水锚杆，其特征在于：钢排水管（1）头部设置有橡胶薄膜（1-4）。5.根据权利要求4所述的富水红砂岩地层的隧道掌子面超前降水锚杆，其特征在于：玻璃纤维带孔管（2）管身设置有溢浆孔（2-5）。6.根据权利要求5所述的富水红砂岩地层的隧道掌子面超前降水锚杆，其特征在于：玻璃纤维带孔管（2）的溢浆孔（2-5）沿玻璃纤维带孔管（2）轴向设置多处，每处环向均匀布置，每环均外套有橡胶带（2-3）。7.根据权利要求6所述的富水红砂岩地层的隧道掌子面超前降水锚杆，其特征在于：玻璃纤维带孔管（2）头部设置有止水橡胶头（2-4）。8.根据权利要求7所述的富水红砂岩地层的隧道掌子面超前降...

【专利技术属性】
技术研发人员：向亮，王飞，向阳，陈敬军，靳宝成，尹陇娟，刘赪，何冠男，
申请(专利权)人：中铁第一勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：